布拉格光纖光柵簡述-淡江大學(xué)機(jī)械與機(jī)電工程學(xué)系

圖5所示。圖SEQ圖表\*ARABIC4布拉格光纖光柵在光纖中的折射率分佈圖SEQ圖表\*ARABIC5布拉格光纖光柵運(yùn)作原理簡介2.4 布拉格波長布拉格式光纖光柵也可稱為短週期光纖光柵，依據(jù)光纖光柵的週期及折射率調(diào)變量是否一致分成均勻式（Uniform）及非均勻式（Non-uniform）兩種型態(tài)，本論文是選擇均勻式光罩來寫錄折射率調(diào)變量一致的光柵。當(dāng)光波在光纖光柵內(nèi)傳遞時(shí)，我們必須以耦合模態(tài)理論REF_Ref282459454\h[15]、REF_Ref282459461\h[16]、REF_Ref282459468\h[17]作基礎(chǔ)來分析。在光柵週期（）、波向量（）符合，波向量的正向傳導(dǎo)模和波向量的反向傳導(dǎo)模發(fā)生耦合時(shí)，滿足布拉格條件。這種情形也被認(rèn)為是一連串的動量守恆。第三章解相位研究內(nèi)容3.1 研究動機(jī)(1)練習(xí)Michelson干涉儀的架設(shè)及調(diào)整。(2)了解干涉原理。(3)利用Michelson干涉儀量測光源的波長。(4)利用Michelson干涉儀量測光源的同調(diào)長度。3.2 Michelson原理分光的干涉形態(tài)可分為兩種，最早的實(shí)驗(yàn)之一，是1800年英國科學(xué)家楊格(ThomasYoung)，利用光線經(jīng)過兩狹縫分光，而產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋。這種分光的方法稱為波前分割(divisionofwavefront)。另一種分光的的方式，則是利用分光鏡(beam-splitter)，將入射光線一部分反射，另一部分穿透而形成，這種方法稱為振幅分割(divisionofamplitude)。本實(shí)驗(yàn)的干涉形式即為振幅分割的方法。圖SEQ圖表\*ARABIC6Michelson干涉儀的架設(shè)邁克森干涉儀是利用平行的雷射光束為光源，經(jīng)過分光鏡分割成反射及穿透兩道光束；反射光經(jīng)由M1反射，以原路徑折返，穿過分光鏡，到達(dá)屏幕。穿透光則由M2反射，同樣由原路徑折返，再經(jīng)由分光鏡反射，到達(dá)屏幕。兩道經(jīng)由M1、M2反射的光束，其光程分別為d1、d2，若光程差為波長的整數(shù)倍且互相平行時(shí)，平幕上會出現(xiàn)同心圓的干涉條紋(若不平行時(shí)，仍會出現(xiàn)線狀干涉條紋)，此時(shí)光程差滿足下列公式：(SEQ方程式\*ARABIC1)如REF_Ref281914568\h圖6中所示，公式(1REF_Ref278312579\h)可改成公式(2REF_Ref278312702\h)(SEQ方程式\*ARABIC2)邁克森干涉儀中M2的反射鏡是可移動，設(shè)M2移動的距離為時(shí)，屏幕上通過某固定點(diǎn)上的干涉條紋數(shù)目為，此時(shí)干涉的條件滿足公式(SEQ方程式\*ARABIC3)之值可由測微器上直接讀出，代入公式(3REF_Ref278312778\h)中便可求出的大小。必須注意測微器的構(gòu)造是利用槓桿原理而成，也就是說，測微器上的移動距離並不等於M2移動的距離，而必須乘上一個(gè)比例常數(shù)。另外由於雷射光束的直徑過小，所以往往在雷射光前加一面凸透鏡來放大光束，以利觀察。邁克森干涉儀除了可以求得平行雷射單色光的波長外，由於它的精確度很高，亦可用來區(qū)分波長差距很小的光譜，例如鈉光燈中相鄰的兩黃光波長。同時(shí)邁克森干涉儀也可以利用波程差的光學(xué)原理，找出物質(zhì)的折射率。如果我們在M2前，放置一個(gè)可變化密度或壓力的空氣器，亦可藉此求出空氣密度(壓力)與折射率的關(guān)係。同學(xué)可以去想想看，利用相似的物理概念，要如何才能以實(shí)驗(yàn)方式，找出他們的相關(guān)性3.3 實(shí)驗(yàn)步驟調(diào)整雷射光束平行光學(xué)桌面：將雷射置於光學(xué)桌，利用基準(zhǔn)板調(diào)整雷射光源，調(diào)整基準(zhǔn)板，使雷射光源與光學(xué)桌面平行如REF_Ref281914644\h圖7。圖SEQ圖表\*ARABIC7平行光學(xué)桌面調(diào)整分光鏡姿態(tài)使雷射光束正向入射：將分光鏡置於雷射光源前，雷射光源進(jìn)入分光鏡之後一部分會反射，調(diào)整分光鏡姿態(tài)，使經(jīng)由分光鏡反射光進(jìn)入雷射槍源如REF_Ref281914733\h圖8。圖SEQ圖表\*ARABIC8雷射光束正向入射調(diào)整分光鏡姿態(tài)使由分光鏡反射之光束平行光學(xué)桌面：雷射光經(jīng)過分光鏡之後，分成兩道光源，利用基準(zhǔn)板為依據(jù)，調(diào)整分光鏡，使反射光源平行光學(xué)桌面如REF_Ref281914783\h圖9。圖SEQ圖表\*ARABIC9調(diào)整分光鏡檢查反射鏡：檢查兩道光源是否有打在這兩面反射鏡上，調(diào)整反射鏡，使兩道光點(diǎn)在分光鏡上與原來的光源路徑重疊如REF_Ref281914836\h圖10。圖SEQ圖表\*ARABIC10檢查反射鏡調(diào)整反射鏡旋鈕使干涉條紋成為一條：兩道光束重疊於屏幕上，產(chǎn)生干涉條紋，微調(diào)兩反射鏡旋鈕，使干涉條紋成為一條如REF_Ref281914872\h圖11。圖SEQ圖表\*ARABIC11調(diào)整反射鏡3.4 注意事項(xiàng)(1)雷射發(fā)射器不可反覆開或關(guān)。(2)使用時(shí)嚴(yán)禁以器具或手指直接觸任何鏡面。(3)使用時(shí)嚴(yán)禁將眼睛正視發(fā)射器，或身體長時(shí)間在發(fā)射器照射下

3.5 研究結(jié)果第四章實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論4.1 實(shí)驗(yàn)討論在這次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得知麥克森實(shí)驗(yàn)會產(chǎn)生幾條干涉條紋，想得知相位差對干涉的關(guān)係，要利用接收到的光偵測器功率，經(jīng)由DAQ數(shù)據(jù)擷取卡接受後再利用LabVIEW之後續(xù)訊號處理來顯示量測之動態(tài)結(jié)果。因?yàn)镈AQ數(shù)據(jù)擷取卡在等待中，只好自己利用LabVIEW設(shè)定虛擬訊號，設(shè)定兩個(gè)完美的波形，取得SIN波、COS波值，解ARCTANGENT得知相位，可是角度卻只能介於/2至-/2之間，需要解決相位纏繞（Phasewrapping）。利用COS、SIN值的正負(fù)判別角度，就可以解決相位纏繞，如REF_Ref282271719\h圖13。由於綠線到紅線的波峰為，如REF_Ref282271740\h圖12，帶入麥克森公式可以算出麥克森干涉儀的位移，如REF_Ref282271896\h圖14，假如=，則位移剛好等於，由REF_Ref282273415\h圖15看出圖SEQ圖表\*ARABIC12相位移圖4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖SEQ圖表\*ARABIC13SIN波、cos波圖和、相位值圖圖SEQ圖表\*ARABIC14位移圖(單位:)

Phacurrentaccumulation()sincos0006.0226160-0.257750.9667016.0896750.135116-0.192310.9813356.152540.261784-0.130270.9914786.2153990.388439-0.067730.9977046.2782510.515078-0.004940.9999880.0579080.6416990.0578750.9983240.120740.7683010.1204470.992720.1835630.8948830.1825340.98320.2463771.0214470.2438920.9698040.3091821.1479930.3042810.9525860.3719811.2745260.3634630.9316140.4347751.4010490.4212090.9069710.4975661.5275670.4772920.8787540.5603571.6540850.5314940.8470730.6231511.7806090.5836020.8120510.685951.9071430.6334140.7738240.7487572.0336930.6807340.7325410.8115732.1602610.7253750.6883620.8743992.2868490.7671610.641460.9372362.413460.8059260.5920191.0000832.540090.8415160.5402321.0629392.6667390.8737880.4863051.1258032.7934030.9026120.4304511.1886722.9200780.9278730.3728921.2515443.0467580.9494690.3138571.3144163.1734390.9673130.2535811.3772853.3001160.9813350.1923051.4401513.4267840.9914780.1302741.503013.5534390.9977040.0677341.5658623.6800780.9999880.0049351.6287043.8066990.998324-0.057881.6915373.9333010.99272-0.120451.754364.0598830.9832-0.182531.8171734.1864470.969804-0.243891.8799794.3129930.952586-0.304281.9427774.4395260.931614-0.363462.0055714.5660490.906971-0.421212.0683624.6925670.878754-0.477292.1311534.8190850.847073-0.531492.1939474.9456090.812051-0.58362.2567465.0721430.773824-0.633412.3195535.1986930.732541-0.680732.3823695.3252610.688362-0.725382.4451965.4518490.64146-0.767162.5080325.578460.592019-0.805932.570885.705090.540232-0.841522.6337365.8317390.486305-0.873792.6965995.9584030.430451-0.902612.7594686.0850780.372892-0.927872.822346.2117580.313857-0.949472.8852126.3384390.253581-0.967312.9480826.4651160.192305-0.98134圖SEQ圖表\*ARABIC15一個(gè)的變化參考文獻(xiàn)[SEQ參考\*ARABIC1] K.O.Hill,Y.Fujii,D.C.Johnson,andB.S.Kawasaki,Photosensitivityinopticalfiberwaveguides:Applicationtoreflectionfilterfabrication,AppliedPhysicsLetters32,Canada,pp.647-649(1978).[SEQ參考\*ARABIC2] B.S.Kawasaki,K.O.Hill,D.C.Johnson,andY.Fujii,Narrow-bandBraggreflectorsinopticalfibers,OpticsLetters3,Canada,pp.66-68(1978).[SEQ參考\*ARABIC3] D.K.W.Lam,andB.K.Garside,Characterizationofsingle-modeopticalfiberfilters,AppliedOptics20,Canada,pp.440-445(1981).[SEQ參考\*ARABIC4] G.Meltz,W.W.Morey,andW.H.Glenn,FormationofBragggratingsinopticalfibersbyatransverseholographicmethod,OpticsLetters14,Canada,pp.823-825(1989).[SEQ參考\*ARABIC5] http://www.cranfield.ac.uk/sims/materials/damage/.[SEQ參考\*ARABIC6] H.J.R.Dutton,UnderstandingOpticalCommunications,PrenticeHallPTR,NewDelhi,India(2000).[SEQ參考\*ARABIC7] K.M.Djafar,andL.S.Lowell,Fiber-OpticCommunicationsTechnology,PrenticeHall,NewDelhi,India(2001).[SEQ參考\*ARABIC8] GKeiser,OpticalFiberCommunications,McGrawHill,NewDelhi,India(2000).[SEQ參考\*ARABIC9] Shu-HsiaWang,Theopticalphasegratingdiffractioninaquasistaticelectric-field-biasednematic-liquid-crystalfilm,NationalScienceCouncilmicrofilmGroup,Taipei,Taiwan(1990).[SEQ參考\*ARABIC10] G.N.Watson,ATreatiseontheTheoryofBesselFunctions,CambridgeUniversityPress,England,U.K.(1958).[SEQ參考\*ARABIC11] /yz4gg4o[SEQ參考\*ARABIC12] G.L.Cloud,OpticalMethodsofEngineeringAnalysis,TheSyndicatePress,NewYork,U.S.(1995).[SEQ參考\*ARABIC13] Chang-WeTan,HYPERLINK".tw:80/cgi-bin/gw/chameleon?sessionid=201003121601582515014&skin=tkulib&lng=zh-tw&inst=consortium&host=zsrv%2b3000%2bDEFAULT&search=SCAN&function=INITREQ&sourcescreen=INITREQ&elementcount=1&t1=study%20of%